CZ29098U1 - Kompozitní planární materiál na bázi celulózy - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předkládané technické řešení se týká modifikace papíru pro aplikace v obalech pro mikrovlnný ohřev.

Dosavadní stav techniky

Objem výroby obalových materiálů roste exponenciálně s postupujícím časem v celosvětovém měřítku. Největší objem výroby dosahují materiály na bázi celulózy, a mezi nimi dominuje papír jako základní forma. S postupujícím časem doznává hlubokých změn i struktura a vlastnosti papírové tenké vrstvy. Mění se již několik desetiletí všeobecně známé aplikace papíru také pro nové oblasti specifického určení jako např. strukturovaných fólií s fázovými inkluzemi, mikroheterogenních fóliových materiálů s vizuální signalizací (vlhkosti, přítomnost mikrobů, enzymů apod.), fóliových materiálů se specifickou biologickou aktivitou (vnitrobuněčné chemické informační systémy, řídicí systémy pro regulaci transportních toků, imobilizační vrstvy specifických kultur apod.), fóliových materiálů pro ekonomickou intenzifikaci zemědělské výroby, fóliových a disperzních materiálů pro ekologické aplikace.

První papír vyrobený zplstěním vláken byl vynalezen v Číně kolem počátku našeho letopočtu. Kolem roku 600 η. 1. tato technologie výroby pronikla do Japonska a Střední Asie, dále se pak rozšířila kolem r. 900 do Severní Afriky. Po 11. století se papír začal vyrábět v Evropě ve Španělsku a v Itálii. Strojní výroba papíru se začala rozvíjet po vynalezení papírenského stroje kolem roku 1800 η. 1. Papír je výrobek zhotovený zplstěním jemných rostlinných vláken ve vodní disperzi na sítu. Plošná hmotnost papíru je do přibližně 150 g/m², papír nad tuto gramáž se nazývá karton a nad 250 g/m² lepenka. Papíry lze rozdělit na grafické papíry určené pro různé druhy potisku a psaní, na obalové papíry určeny k ochraně různých druhů výrobků, technické papíry pro použití v technické praxi a speciální papíry pro specifické technické aplikace. Z hlediska výroby papíru lze tuto rozdělit na dvě základní fáze a to na přípravu papíroviny, zahrnující rozvlákňování, mletí, plnění, klížení a barvení, a na zpracování papíroviny na papírenském stroji. V průběhu přípravy papíroviny dochází k opracování buničinových vláken. Tímto dochází k jejich strukturálním změnám jako např. změnám rozměrů vláken v podélném a příčném směru, nárůstu aktivního povrchu vláken a bobtnání vláken. V procesu přípravy papíroviny procházejí jednotlivá vlákna fázemi rozvlákňování, dovlákňování, mletí, egalizace a homogenizace. Papírenský stroj je složité komplexní technologické zařízení, které se skládá z nátokové skříně, sítové, lisovací a sušicí části. V sestavě papírenského stroje pak dále může být zahrnutý klížící lis, kalandrování a navíjení papíru. Pro dosažení rovnoměrné konstantní jakosti výroby, musí papírovina natékat na síto papírenského stroje rovnoměrně po celé jeho šířce jak z hlediska množství a potřebné rychlosti. Po nátoku papíroviny na síto začíná její intenzivní odvodňování. Z nátokové skříně vychází papírovina o obsahu asi 0,6 % sušiny a na konci síta již kolem 50 %. Po skončení odvodňování papírového listu na sítě papírenského stroje se z něj další voda odstraňuje lisováním. Papír se obvykle lisuje v několika lisech zapojených za sebou s postupně vzrůstajícím tlakem. V sušicí části dochází k odstranění vody až na sušinu kolem 95 %. Dále při výrobě některých druhů papíru se často požaduje určitá povrchová úprava natíráním přímo na papírenském stroji, k čemuž slouží klížící lisy. Po této operaci pak následuje kalandrování papíru, kdy papír získá požadovanou hladkost a tloušťku. Navíjení papíruje poslední operace při výrobě papíru na papírenském stroji. Jako další operace úpravy papíru se provádí jeho převíjení, řezání na archy, třídění, balení kotoučů a vážení.

Problematika obalů na bázi papíru (celulózové buničiny) vzhledem k jeho modifikaci pro aplikace v mikrovlnném ohřevu je středobodem patentové ochrany již několik desítek let (US 5079398 A 19920107, EP 2363026 AI 20110907, US 7514659 B2 20090407, JP 62253444 A 19871105, CN 103265812 A 20130828, US 4716061 A 19871229, US 4705707 A 19871110, JP 08064360 A 19960308, US 20120201936 AI 20120809, CN 202295622 U 20120704,

-1 CZ 29098 UI

US 20080166457 Al 20080710, US 6066346 A 20000523, CN 202295622 U 20120704, JP 2010125796 A 20100610, JP 4557336 B2 20101006, JP 2006341852 A 20061221, JP 10053950 A 19980224, JP 63295249 A 19881201). Princip řešení těchto obaluje založen na přípravě vícevrstvého papíru s vloženou pokovenou polymemí vložkou na PET polyesterové bázi (např. EP 642989 Al, Bl), LDPE (EP 437946 A2, A3, Bl, CN 202295622 U 20120704) umožňující selektivní absorpci mikrovlnné energie a změnu objemové roztažnosti (smrštění) při dosažení cílové teploty (JP 2010001041 A 20100107). Tímto se dosahuje přerušení efektivní přeměny mikrovlnné energie na teplo. Jedná se zejména o vysoce plněné případně natírané papíry s obsahem alumino-silikátových plniv na bázi kaolinu, kaolinitu, TiO₂ a jiných prvků v kombinaci s oxidy železa (Fe₂O₃, FeO, FeO₂), oxidů hliníku (AI2O3) (JP 2001322684 A 20011120), oxidu křemičitého, zeolitu, sazí apod. (např. JP 08104370 A, JP 4915032 B2, JP 4170474 B2, US 5019681 A a jiné). Z hlediska účinnosti absorpce mikrovlnné energie obalem a její přeměna na teplo je důležitá kompozice vybraných typů oxidů kovů, kde se jedná zejména o směsi oxidů železa, zejména Fe₂O₃, Li₂O, NiO, CuO, SrO, BaO, Mn₂O₃, MgO, ZnO (US 5665819 A), Fe₂O₄ (FR 2867346 AI, Zhongnan Daxue Xuebao, Ziran Kexueban (2013), 44(8), 3095 až 3101). Jako alternativní plnivo se využívá také slída např. v kombinaci spolyolefiny na bázi polypropylenu (WO 9948775 Al). V současnosti se jeví jako problematická migrace vybraných chemických reziduí z těchto obalů do potravin (Journal of AOAC International (1993), 76(6), 1268 až 75; Journal of Food Protection (1996), 59(5), 534 až 540; Critical Reviews in Food Science and Nutrition (2010), 50(10), 969 až 988).

Kaolinit (Al₄(OH)₈Si₄Oio) je minerál, který patří mezi tzv. jílové minerály do podskupiny kaolinitu. Je hlavní složkou průmyslově využívané horniny s názvem kaolín. Struktura minerálů je tvořena jednou tetraedrickou a jednou dioktaedrickou sítí, které vytvářejí vrstvou tloušťky 0,7 nm s triklinickou krystalizační symetrií. Ve struktuře nebyly pozorovány žádné substituce mezi atomy. Mezi minerály podskupiny řadíme kaolinit, halloyzit, dickit a nakrit. Velikost krystalů se v obvyklých případech pohybuje v rozmezí několik setin nm. Tvar šupin (největší krystalová plocha) vykazuje pravidelnou hexagonální symetrii. Barva minerálů bez příměsí je bílá. Významná část výzkumu v oblasti využití alumino-silikátových plniv jak v papírenském tak i ve zpracovatelském průmyslu syntetických a přírodních polymerů souvisí se schopností selektivní depozice individuálních částic plniva na příslušné fázové rozhraní tuhá fáze/kapalná fáze v neskoagulovaném stavu. Proto se pro stabilizaci těchto systémů využívá jednak metod založených na elektrostatické stabilizaci, případně metod založených na sterické stabilizaci. V této souvislosti se využívají různé typy povrchově aktivních látek na bázi aniont, kationt a neionogenních vodorozpustných tenzidů na polymemí bázi (např. polyethylén imín (PEI), polyoxyethylen glykoly (PEG), a jiné). Při aplikaci těchto systémů může nastat dvojí efekt, jednak dosažení koloidální stability disperze, nebo naopak koagulace. To, který z těchto jevů bude dominovat, závisí zejména od stupně pokrytí (Θ) dispergovaných částic plniva příslušným polymerem. Jako zásadní se zde jeví schopnost řízené adsorpce tenzidu na povrch částice takovým způsobem, kdy pro dané iontové poměry disperze, tzn. pro danou iontovou sílu koloidní systém je buďto elektrostaticky stabilní, nebo sterický stabilní. Tento parametr se vyjadřuje pomocí poměru tloušťky adsorbované polymemí vrstvy (δ) k tloušťce elektrické dvojvrstvy (l/κ) označované jako κδ. Obecně agregační stabilita dispergovaných koloidních částic plniva pak nastává v případech kdy stupeň pokrytí Θ = 0 (elektrostatická stabilita), nebo Θ = 1 (sterická stabilita), případně za podmínky částečného pokrytí povrchu Θ<1 a současně κδ<1. Posledně definovaná situace dosažení koloidální stability jak je patrno z požadovaných hodnot parametrů částečného pokrytí v konformaci polymeru nepřesahující tloušťku elektrické dvojvrstvy. Pro splnění této poslední podmínky je proto nutno přesně řídit schopnost expanze, případně kontrakce makromolekulámích klubek příslušných polymemích tenzidů zejména termodynamicky, případně i kinetickými prostředky.

Jako alternativní způsob se využívá selektivní úprava smáčecích vlastností celulózových vláken metodou nanášení vrstvy na vrstvu (z angl. layer-by-layer technology) (E. Gustafsson: Tailoring adhesion and wetting properties of cellulose fibres and model surfaces using layerby-layer technology. Doctoral Thesis. KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden (2014)).

-2 CZ 29098 UI

Z hlediska praktické aplikace tepelné úpravy pokrmů v mikrovlnném poli, kromě výše zmíněných aspektů efektivity absorpce mikrovlnné energie a její přeměna na teplo se jeví významná schopnost vysoké odolnosti obalu vůči průsaku vlhkosti, oleje, nebo mastnoty. Zde se v současnosti využívá zejména modifikace papíru, nebo lepenky s bariérovou vrstvou na bázi vybraných typů akrylátů, polyvinyl alkoholu, kaolinu, oxidu titaničitého a pyrofosfátu sodného s přídavkem vybraných zušlechťujících pomocných prostředků na bázi uhlohydrátů, polyamidů, polysiloxanů, polymemích vosků apod. (CA 2017381 AI 19910307, US 5603996 Al, WO 9314642 AI, JP 2004068180 A 20040304, JP 2002335876 A 20021126).

Rigdahl a spol. („Mechanical Properties of Filled Paper“, v knize Progress and Trends in Rheology Π, Springer (1988)) zjistili, že statické i dynamické vlastnosti papíru významně závisí na obsahu partikulárních plniv, zejména při jejich vyšších koncentracích na 60 hmotn. %. Jedná se zejména o pokles houževnatosti, tvárnosti a tuhosti. Tyto negativní účinky je možné snížit přídavkem alespoň 5 hmotn. % kationizovaného škrobu. Jeho navázání do mikro heterogenní papíroviny regeneruje původní vlastnosti papírenské suroviny. K podobnému výsledku dospěli Dau a Lagaly (Croat. Chern. Acta 71, 983-1004 (1998)) při studiu povrchové modifikace montmorilonitu kationizovaného polyethylén oxidem (PEO) o molámí hmotnosti 1550 Da až 35 kDa. Podstata účinku spočívá v substituci koncových hydroxylových skupin bromem a jeho následným odstraněním trimethylaminovou funkční skupinou. Tímto způsobem připravený makro-kationt zabraňuje vyvolání koagulace alkalické montmorilonitové disperze a navíc stabilizuje tuto vytvořením lyosféry na povrchu částic. Významná role koncových hydroxylových skupin situovaných na povrchu aluminosilikátových partikulárních disperzí byla potvrzena pomocí infračervené spektroskopie vícero autory (J. Phys. Chem. 98, 5487 (1994); Chem. Rev. 89(1), 199 až 255 (1989); J. Phys. Chem. 99,15018-15022 (1995)).

Podstata technického řešení

Předmětem předkládaného technického řešení je kompozitní planámí materiál na bázi papíru, který obsahuje celulózová vlákna a částice plniva vybraného z kaolinu, kaolinitu, T1O2, A1₂O₃ a jejich směsí o velikosti v rozmezí 50 nm až 200 pm, s výhodou o velikosti 50 nm až 5 pm, výhodněji o velikosti 0,5 pm až 5 pm. Obsah částic plnívaje v rozmezí 5 až 65 hmotn. %.

Částice plniva jsou s výhodou deponovány na povrchu celulózových vláken. Toho se dosáhne tak, že při přípravě materiálu se do disperze papíroviny na bázi buničiny přidá koloidní disperze nano/mikro částic plniva na bázi kaolinitu, T1O2, AI2O3, S1O2 a kaolinu.

Uvedený materiál má významně zlepšené hodnoty páro-, vodo- a olejo-propustnosti.

Pro zachování dokonalé dispergace částic plniva je nutno je stabilizovat například polymemím tenzidem polyoxyglykolového typu, s výhodou o hmotnostně střední molámí hmotnosti 5 kDa až 1,8 MDa.

Ve výhodném provedení může kompozitní materiál obsahovat další zušlechťující přísady na bázi akrylátové disperze, případně vinyl acetátu, s výhodou v rozmezí 0,001 až 20 hmotn. % pro modulaci pevnostních a smáčecích charakteristik.

Kompozitní materiál může dále obsahovat povrchovou vrstvu obsahující směs alespoň jednoho hydrofilního polymeru, s výhodou derivátu celulózy, s výhodou hydroxyethyl celulózy nebo karboxymethyl celulózy, o hmotnostně střední molekulové hmotnosti 10 kDa až 1,5 MDa, s částicemi oxidů železa, hliníku, titanu a/nebo křemíku v různých oxidačních stavech (např. Fe₃O₂, Fe₃O₄, FeO, FeO₂, A1₂O₃, TiO₂, SiO₂). Místo hydrofilního polymeru lze také použít škrob. Částice oxidů kovů jsou v povrchové vrstvě individuálně dispergovány a zabezpečují antimikrobiální vlastnosti spojené s následnou fotochemickou, mikrovlnnou, případně plazmochemickou generací aktivních forem kyslíku. Částice oxidů kovů mohou s výhodou být v povrchové vrstvě přítomny v množství 0,1 až 15 hmotn. % vzhledem k sušině kompozitního materiálu.

-3CZ 29098 UI

Povrchová vrstva může s výhodou být solidifikována fyzikálními, případně chemickými postupy přídavkem síťovadla, tepelně, nebo plazmochemicky (např. koránovým výbojem, nebo mikrovlnným plazmatem). Jako síťovadlo se dá použít např. divinylsulfon, glutaraldehyd a další o koncentraci v rozmezí 0,01 až 7 hmotn. %, případně další známé postupy.

Povrchová vrstva může v jiném výhodném provedení dále obsahovat fotochemicky aktivní látku umožňující prostřednictvím vizuální barevné změny sledovat změny sterility, což je zvláště výhodné například v potravinářských aplikacích.

Dále technické řešení zahrnuje obalový materiál pro mikrovlnné aplikace, který obsahuje kompozitní materiál podle technického řešení.

Objasnění výkresů

Obr. 1. Zobrazení původních vláken celulózy (měřeno SEM).

Obr. 2. Zobrazení pokrytí vláken celulózy mikročásticemi kaolinitu (měřeno SEM).

Obr. 3. Detail povrchové struktury vláken celulózy potažených plnivem na bázi kaolinitu (měřeno SIEM).

Obr. 4. Závislost rovnovážného kontaktního úhlu smáčení na stáří kapky glycerolu pro nemodifikovaný papír.

Obr. 5. Závislost rovnovážného kontaktního úhlu smáčení na stáří kapky glycerolu pro modifikovaný vzorek papíru.

Obr. 6. Vliv přídavku kaolinu na kinetiku smáčení glycerolu studovaných vzorků papíru. Experimentální bod prázdný kroužek s křížkem byl vyřazen z výpočtu lineární regrese. Plný kruh: kritický čas t_b prázdný: kritický čas t₂.

Obr. 7. Vliv velikosti částic plniva kaolinu (průměr částic) na kinetiku smáčení glycerolu studovaných vzorků papíru. Experimentální bod prázdný kroužek s křížkem byl vyřazen z výpočtu lineární regrese. Plný kruh: kritický čas ti, prázdný: kritický čas t₂.

Obr. 8. Mossbauerova spektra solidifikované povrchové vrstvy karboxymethylcelulózy plněné dispergovanými nanočásticemi oxidu železitého o rozměru 60 nm (vlevo) a 40 nm (vpravo): (a) transmisní a (b) konverzní elektronová ⁵⁷Fe Mossbauerova spektra. Měření byla prováděna při pokojové teplotě 23 °C. Koncentrace nanočástic oxidu železitého byla 5 hmotn. %.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1: Příprava kompozitního materiálu

Postup přípravy kompozitního materiálu je založen na klasických papírenských technologiích, kde se jako další prvek do systému disperze papíroviny na bázi buničiny přidává koloidní disperze nano/mikro částic plniva na bázi kaolinitu, TiO₂, A1₂O₃, SiO₂ a kaolinu o koncentraci v rozmezí 2 až 65 hmotn. % o přesně definovaném průměru velikosti částic v rozmezí 50 nm až 5000 nm stabilizovaných elektrostaticky případně stericky např. přídavkem polymemího pomocného přípravku na bázi amfotemího polymemího tenzidu polyoxyglykolového typu (např. polyethylén oxidu (PEO)) o hmotnostně střední molámí hmotnosti 5 kDa až 1,8 MDa v koncentračním rozsahu 0,0001 až 12,0 hmotn. % k hmotnosti disperse. Tímto způsobem upravená disperse se následně smíchá s papírenskou buničinou a nanese na papírenské síto pro výrobu papíru. Tímto postupem se dosahuje selektivního obalení individuálních vláken celulózy v papíru částicemi plniva o přesně definované distribuci velikosti částic umožňujících vytvoření komplexní nano-strukturované vrstvy v průřezu finálního papíru. Po odvodnění se pak provádí klasické další zpracování papíroviny jeho odvodněním, lisováním a zpracování dalšími klasickými papírenskými postupy.

-4CZ 29098 UI

Příklad 2: Nanesení povrchové vrstvy

Po přípravě nano-strukturovaného papíru dle příkladu 1 se dále postupuje nanášením povrchové vrstvy ve formě vodorozpustné disperze derivátů celulózy (výhodně hydroxyethyl celulózy, karboxymethyl celulózy) o hmotnostně střední molekulové váze lOkDa až 1,5 MDa zamíchané s nanočásticemi oxidů železa, hliníku nebo křemíku o různém oxidačním stupni, nebo kombinací těchto oxidů, o různém hmotnostním poměru v rozmezí 0,01 až 30 hmotn. %. Vodorozpustnou disperzi hydrofilních polymerů lze nahradit disperzí škrobu (např. Perlsize nebo Perlcoat (Lyckeby Amylex)).

Příklad 3: Solidifikace povrchové vrstvy

Po nanesení povrchové vrstvy na povrch papíru dle příkladu 2 se pak provádí její solidifikace fyzikálními, případně chemickými postupy přídavkem vhodného síťovadla, tepelně, nebo plazmochemicky (např. korónovým výbojem, nebo mikrovlnným plazmatem). Jako síťovadlo se dá použít např. divinylsulfon, glutaraldehyd a další o koncentraci v rozmezí 0,01 až 7 hmotn. %, případně další známé postupy.

Příklad 4: Hodnocení vlastností materiálu

Pro posouzení smáčivosti testovaných papírů byla zvolena metoda sledování kinetiky vsakování, tzv. stáří kapky na změnu kontaktního úhlu smáčení modelové látky (glycerol). Možno předpokládat, že při dosažení kontaktního úhlu smáčení 0° je povrch dokonale smáčen, tomuto stavu pak odpovídá na ose x - stáří kapky čas, který je potřebný na dosažení dokonalého smáčení (dále v textu označen jako kritický čas). Porovnáním délky jednotlivých kritických časů pak lze porovnat odolnost jednotlivých testovaných papírů vůči průsaku kapalin. Jak je patrno z kinetických křivek, tyto vykazovaly ve většině případů klesající závislost kontaktního úhlu smáčení glycerolu na studovaných papírech s rostoucí dobou průsaku s charakteristickým lineárním průběhem v počátečních stadiích vsakování a limitním lineárním průběhem ke konci experimentu. Proto byla zvolena metoda tečen a byl vypočten tzv. kritický čas, odpovídající průsečíku jednotlivých tečen na počátku a na konci experimentu s časovou osou (viz Obr. 4 pro běžný papír a 5 pro papír podle příkladu 3). Z hlediska pochopení této exponenciálně klesající závislosti lze první tečnu v počátku experimentu přiřadit jako vlastnost charakterizující povrchovou drsnost vzorku, která ovlivňuje rychlost ustanovení rovnovážného stavu a druhou tečnu ke konci experimentu jako vlastnost charakterizující interní strukturu vrstvy papíru související se vsakováním do mikropórovité struktury vrstvy.

Z Obr. 6 je patrný vliv stupně naplnění papíru (vyjádřeného jako koncentrace kaolinu v pracovní disperzi) na kritický čas ti a t₂. Jak je patrno z této závislosti kritický část t, není ovlivněn koncentrací plniva. Naopak v případě kritického času t₂, který jak již bylo zmíněno dříve je vlastnost související s mikrostrukturou vrstvičky papíru v jejím průřezu, kde s rostoucí koncentrací plniva v pracovní disperzi tento lineárně vzrůstá. Tento lineární nárůst potvrzuje narůstající odolnost proti průsaku testovací kapaliny přibližně o 75 % z hodnoty t₂ = 32 s, ve srovnání s nenaplněným papírem (t₂ = 8 s).

Vlivu aditiva ovlivňujícího povrchovou úpravu celulózového vlákna přídavkem akrylátové disperze dochází k 15-ti násobnému nárůstu obou kritických časů jak ti tak i t₂ v porovnání s nemodifikovaným papírem a to z hodnoty 8 s na hodnotu 120 s. Jako poslední parametr byl sledován vliv velikosti částic plniva kaolinu, shrnutí výsledků je uvedeno na Obr. 7. Jak je patrno, granulometric částic plniva nemá vliv na povrchovou drsnost (parametr ti), která souvisí s technologickým postupem přípravy papírů. Naproti tomu je patrný výrazný nárůst odolnosti papíru proti průsaku tekutin pro částice s klesajícím rozměrem částic (průměr) pod 200 pm, kde byl pozorován nárůst kritického času t₂ z hodnoty 4 s na 39 s. Pro charakterizaci páro propustnosti byly na vybraných vzorcích papíru provedeny experimenty charakterizace intenzity difúze par hexanu metodou iGC (inverzní plynové chromatografie).

-5CZ 29098 UI

Z hlediska efektivity přeměny mikrovlnné energie na teplo, jak je známo z literatury, je důležitý vliv složení minerálů použitých jako absorbér mikrovlnného záření. V našem případě jsme se zaměřili na minerály typu kaolinu, jakožto běžného plniva pro papírenské aplikace, avšak se specifickým zřetelem na závislost dielektrické konstanty (imaginární části) od velikosti částic, vlhkosti a tvaru částic. Jak je patrno již z dřívější části zaměřené na modulaci smáčecích charakteristik papíru, tak i v tomto případě vykazuje kaolinit charakteristiky vhodné pro využití v mikrovlnných obalech, kdy dochází k jeho mírnému ohřevu kolem teploty 110 °C.

Z hlediska účinné přeměny mikrovlnného záření na teplo se jeví výhodnější vrstva dispergovaného oxidu železnato-železitého Fe₃O₄ (magnetitu, nebo také označovaného jako magnetovec), případně oxidu železitého, nebo jiných oxidů kovů o různých oxidačních stupních, která se nanáší na povrch výše uvedeného papíru, tj. kompozitu celulóza/plnivo takovým způsobem, že vytváří homogenní distribuci nano částic magnetitu. Tato vrstvička je tvořena solidifikovanou vrstvou hydrofilního polymeru definované molámí hmotnosti, která je dále solidifikována fyzikálními nebo chemickými postupy, takovým způsobem aby vykazovala přesně definované bobtnací charakteristiky účinkem vodní vlhkosti. Tímto způsobem je zabezpečena schopnost selektivního povrchového zvrásnění této sendvičové struktury papír/povlak, čímž se ovlivňuje schopnost absorpce mikrovlnného záření tímto systémem. Tato kombinace nano strukturované vrstvy celulózy se selektivně potaženými vlákny definovanými částicemi (o relativně úzké distribuci dle velikosti částic) plniva na bázi kaolinitu a hydrofilní vrstvy dispergovaných částic magnetitu o přesné granulometrii v rozmezí několika jednotek až stovek nanometrů umožňující efektivní absorpci mikrovlnného záření a jeho přeměnu na teplo. Zde lze předpokládat selektivní absorpci jak magnetické tak i elektrické komponenty mikrovlnného pole v námi připraveném planámím sendvičovém kompozitu specificky uspořádanými nanočásticemi oxidů kovů např. v oktaedrické případně tetraedrické konfiguraci atomů železa v krystalické mřížce oxidu tak jak je patrno např. z Obr. 8 pro vrstvu nanočástic Fe₂O₃ v solidifikované karboxymethylcelulóze.

Průmyslová využitelnost

Natírané a plněné papíry podle technického řešení najdou uplatnění zejména v aplikacích obalů pro mikrovlnný ohřev potravin jako např. pražená kukuřice, ohřev pizzy, hotových jídel a polotovarů, apod.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kompozitní planámí materiál na bázi papíru, vyznačený tím, že obsahuje celulózová vlákna a částice plniva vybraného z kaolinu, kaolinitu, TiO₂, A1₂O₃ a jejich směsí o velikosti v rozmezí 50 nm až 200 pm, přičemž množství částic plnívaje v rozmezí 5 až 65 hmotn. %.
2. 2. Kompozitní materiál podle nároku 1, vyznačený tím, že částice plniva jsou deponovány na povrchu celulózových vláken.
3. 3. Kompozitní materiál podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dále obsahuje polymemí tenzid polyoxyglykolového typu, s výhodou o hmotnostně střední molámí hmotnosti 5 kDa až 1,8 MDa.
4. 4. Kompozitní materiál podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dále obsahuje akrylát nebo vinyl acetát.
5. 5. Kompozitní materiál podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dále obsahuje povrchovou vrstvu obsahující směs alespoň jednoho hydrofilního polymeru, s výhodou derivátu celulózy, s částicemi oxidů železa, hliníku a/nebo křemíku.

   -6CZ 29098 UI
6. 6. Kompozitní materiál podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačený tím, že dále obsahuje povrchovou vrstvu obsahující směs škrobu s částicemi oxidů železa, hliníku, titanu a/nebo křemíku.
7. 7. Kompozitní materiál podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, 5 že povrchová vrstva je zesíťovaná nebo modifikovaná tepelně nebo plazmochemicky.
8. 8. Kompozitní materiál podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že povrchová vrstva dále obsahuje fotochemicky aktivní látku umožňující prostřednictvím vizuální barevné změny sledovat změny sterility.
9. 9. Obalový materiál pro mikrovlnné aplikace, vyznačený tím, že obsahuje kompo10 žitní materiál podle kteréhokoliv z předcházejících nároků.